跨界 · 融合 · 服務(wù) · 創(chuàng)新
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,我們的社會(huì)正經(jīng)歷著前所未有的變革。在這場(chǎng)技術(shù)革新的浪潮中,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù)以其獨(dú)特的魅力,正逐漸滲透到各行各業(yè),引領(lǐng)著新一輪的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和變革。特別是在公安業(yè)務(wù)領(lǐng)域,AR 技術(shù)的應(yīng)用更是展現(xiàn)出了巨大的潛力和價(jià)值。它不僅為警務(wù)工作帶來(lái)了革命性的變化,更為提高公共安全、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。本文將從 AR 技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)、在公安業(yè)務(wù)中的應(yīng)用分析等多個(gè)維度,深入探討 AR 技術(shù)如何革新公安業(yè)務(wù),構(gòu)建智慧安防新體系。
一、概述
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality,AR)是一種將虛擬信息與真實(shí)世界巧妙融合的技術(shù),廣泛運(yùn)用了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段,將計(jì)算機(jī)生成的文字、圖像、三維模型、音樂(lè)、視頻等虛擬信息模擬仿真后,應(yīng)用到真實(shí)世界中,兩種信息互為補(bǔ)充,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的“增強(qiáng)”。
與 AR 近似的概念有 VR、MR 等。AR 側(cè)重于在真實(shí)視頻中投射或疊加顯示虛擬對(duì)象,虛擬對(duì)象可以是文字、圖形、圖像、視頻等。VR(Vitual Reality,虛擬現(xiàn)實(shí))是對(duì)真實(shí)世界的模擬,利用計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)生三維的虛擬世界,兼顧視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué), 其核心特征在于完全虛擬化。MR(Mixed Reality,混合現(xiàn)實(shí))可以看作二者的混合,虛擬對(duì)象與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的結(jié)合更加自然,也更加強(qiáng)調(diào)交互性,能在虛擬對(duì)象與現(xiàn)實(shí)世界之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息反饋。
隨著 AR 相關(guān)技術(shù)和軟硬件設(shè)備的發(fā)展成熟,其逐漸在教育、建筑、醫(yī)療、零售、出版、導(dǎo)航、制造、自動(dòng)駕駛等眾多領(lǐng)域展開(kāi)了應(yīng)用。在安防行業(yè),AR 技術(shù)也得到了較好地發(fā)展和落地應(yīng)用,特別是對(duì)于需要進(jìn)行大范圍監(jiān)控和協(xié)同調(diào)度的復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景,例如重大活動(dòng)安保、突發(fā)事件應(yīng)急指揮等,基于 AR 的全息化立體防控系統(tǒng)可以發(fā)揮更有效的作用。在此類(lèi)應(yīng)用中,無(wú)人機(jī)也扮演了不可或缺的角色。無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的大范圍可視化監(jiān)控, 對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)的各類(lèi)目標(biāo)進(jìn)行精確識(shí)別,并且能夠快速進(jìn)入無(wú)固定監(jiān)控區(qū)域,第一時(shí)間獲取現(xiàn)場(chǎng)視頻,極大地提升巡邏監(jiān)控和應(yīng)急處置的效率。
融合 AR、AI、無(wú)人機(jī)的技術(shù)特點(diǎn),可以進(jìn)一步打造跨區(qū)域、大范圍的智能視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方案, 在高點(diǎn)攝像機(jī)和地面監(jiān)控的基礎(chǔ)上,結(jié)合無(wú)人機(jī)的動(dòng)態(tài)高空視角,形成全方位的視頻實(shí)景地圖,并在視頻畫(huà)面中疊加地理位置、感知數(shù)據(jù)、人車(chē)動(dòng)態(tài)、監(jiān)測(cè)事件、資源坐標(biāo)等高價(jià)值的 AR 標(biāo)簽,幫助監(jiān)控人員更好地理解、監(jiān)測(cè)、應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況,為指揮者的決策判斷提供全面、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持,實(shí)現(xiàn)“天 + 空+ 地”協(xié)同一體的立體化全息視頻防控,為重大活動(dòng)安保等安防應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)全新的視角和體驗(yàn)。
二、AR與無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
AR與無(wú)人機(jī)已在安防領(lǐng)域應(yīng)用多年,其各自的核心技術(shù)不再贅述,本文僅圍繞 AR 與無(wú)人機(jī)融合應(yīng)用可能面臨的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。
1.無(wú)人機(jī)AR化
普通的監(jiān)控?zé)o人機(jī)掛載了高清視頻攝像頭, 向監(jiān)控中心傳輸?shù)膶?shí)時(shí)視頻中并不包含 AR 標(biāo)簽信息。為了實(shí)現(xiàn) AR 功能,需要對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行 AR 化升級(jí)改造,利用主流型號(hào)無(wú)人機(jī)可運(yùn)行第三方APP 的特性,開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)AR 化升級(jí)組件,通過(guò)SDK 獲取無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)視頻流、控制指令,以及各種參數(shù)如航向角度、云臺(tái)俯仰角度、姿態(tài)信息、橫滾角度、位置坐標(biāo)等,并通過(guò) GB/T 28181 協(xié)議接入到監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)中,經(jīng)過(guò)坐標(biāo)換算之后,可以實(shí)現(xiàn)視頻畫(huà)面和 AR 標(biāo)簽信息的位置配準(zhǔn)。
無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò) AR 化升級(jí)改造后,具備在實(shí)時(shí)視頻畫(huà)面中添加靜態(tài)標(biāo)簽、GPS 動(dòng)態(tài)標(biāo)簽的功能, 不僅可對(duì)靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)注及跟隨,還可支持在畫(huà)面中以動(dòng)態(tài)標(biāo)簽方式標(biāo)注 GPS 移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)位置,例如執(zhí)法儀、警務(wù)通、對(duì)講機(jī)對(duì)應(yīng)的警力坐標(biāo)信息等,極大地提高了實(shí)景指揮的實(shí)際效果。
2.視頻目標(biāo)定位
對(duì)于普通的高點(diǎn)或低點(diǎn)AR 攝像機(jī)來(lái)說(shuō),需要確定視頻畫(huà)面目標(biāo)在實(shí)際場(chǎng)景中的經(jīng)緯度信息,才能在畫(huà)面中精確地顯示該目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的 AR 標(biāo)簽。通常可以根據(jù)攝像機(jī)標(biāo)定位置的經(jīng)緯度、高度、姿態(tài)等, 經(jīng)過(guò)空間換算,推算出目標(biāo)坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際經(jīng)度和緯度,從而實(shí)現(xiàn)視頻畫(huà)面中具體目標(biāo)的定位。
但在實(shí)際應(yīng)用中,攝像機(jī)可能出現(xiàn)安裝誤差,例如機(jī)芯安裝不正導(dǎo)致光心方向與攝像機(jī)重心方向不垂直,造成攝像機(jī)的垂向和垂度發(fā)生變化,導(dǎo)致攝像機(jī)坐標(biāo)系與真實(shí)地理方位之間存在一定的偏差,需要進(jìn)行糾正。普通 AR 攝像機(jī)難以對(duì)這種偏差進(jìn)行測(cè)量,而無(wú)人機(jī)裝配用于飛行姿態(tài)控制的陀螺儀、磁力計(jì)等高精度傳感器,提供了精確的姿態(tài)和角度信息,可以較好地對(duì)視頻目標(biāo)定位偏差進(jìn)行校準(zhǔn)。
基于對(duì)視頻畫(huà)面目標(biāo)的精確定位,就可以在畫(huà)面中的建筑物、警力資源、視頻資源等目標(biāo)之上融合顯示對(duì)應(yīng)的 AR 標(biāo)簽,并且隨著無(wú)人機(jī)的移動(dòng)而變化,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的 AR 標(biāo)簽跟隨。
3.跨視頻動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別
由于無(wú)人機(jī)的靈活性和移動(dòng)性,極大地拓展了視頻監(jiān)控的覆蓋范圍,應(yīng)用場(chǎng)景也向著多視角、多層次的趨勢(shì)發(fā)展,因此要求能對(duì)跨視頻動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別和追蹤,并在多個(gè)攝像頭的視頻畫(huà)面中,對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一的 AR 標(biāo)簽呈現(xiàn),實(shí)現(xiàn)多視角協(xié)同監(jiān)控。